JP6396820B2 - Communication signal monitoring device, feature amount processing device, and analysis method - Google Patents
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Description
本発明は、通信信号監視装置、特徴量処理装置及び分析方法に関し、特に、マスター装置と複数のスレーブ装置との間の通信路における通信のためのアナログ通信信号を監視する通信信号監視装置等に関する。 The present invention relates to a communication signal monitoring device, a feature amount processing device, and an analysis method, and more particularly, to a communication signal monitoring device that monitors an analog communication signal for communication in a communication path between a master device and a plurality of slave devices. .
従来、複数の電動バルブアクチュエータ（以下、「ＶＡ」ともいう。）を制御するために、例えばPROFIBUS通信システムが採用されている。PROFIBUS通信では、マスター装置が複数のＶＡとシリアルに接続して通信する。PROFIBUS通信では、通信ラインの常時観察が標準規格に準備されていない。このようなPROFIBUS通信を用いてＶＡ群を運用する場合、定期的に専用のアナライザや通信解析装置を接続し、通信ラインをモニタしていた。 Conventionally, for example, a PROFIBUS communication system is employed to control a plurality of electric valve actuators (hereinafter also referred to as “VA”). In PROFIBUS communication, the master device communicates with a plurality of VAs connected serially. In PROFIBUS communication, constant observation of communication lines is not prepared for the standard. When operating the VA group using such PROFIBUS communication, a dedicated analyzer and a communication analyzer are regularly connected to monitor the communication line.
出願人は、未公開であるが、特許文献１にあるように、信号ラインに通信異常検出装置を並列接続することにより、通信ラインの常時観察が標準規格に準備されていなくても、その通信ラインの異常を自動的に検出可能なものを提案している。 Although the applicant has not been disclosed yet, as disclosed in Patent Document 1, the communication abnormality detecting device is connected in parallel to the signal line, so that the communication line can be communicated even if the continuous observation of the communication line is not prepared in the standard. Proposes that can automatically detect line abnormalities.
しかしながら、通信異常は、単に異常の発生の可能性を検出することでは足りず、異常個所の推定を行う必要がある。通信ラインでは、アナログ信号を入力するとともに、これを分析してＶＡ等のスレーブ装置のＩＤを読み込むこととなる。これらを同時に読み込むことが困難であり、即時同期観察を実現することが難しかった。例えば、PROFIBUSでは、伝送速度／伝送距離の規格から187.5kbit/s／1,000mを選定している。この通信速度では、信号処理に使用するＣＰＵの演算速度に余裕がない。 However, it is not sufficient to detect the possibility of occurrence of an abnormality in communication abnormality, and it is necessary to estimate the abnormal part. In the communication line, an analog signal is input and analyzed to read the ID of a slave device such as a VA. It was difficult to read these simultaneously, and it was difficult to realize immediate synchronized observation. For example, in PROFIBUS, 187.5 kbit / s / 1,000 m is selected based on the transmission speed / transmission distance standard. At this communication speed, there is no margin in the calculation speed of the CPU used for signal processing.
ゆえに、本発明は、通信ラインにおけるアナログ通信信号の入力に加えて、その分析をも容易に実現することに適した通信信号監視装置等を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a communication signal monitoring device and the like suitable for easily realizing an analysis of an analog communication signal in a communication line in addition to the input.
本願発明の第１の観点は、マスター装置と複数のスレーブ装置との間の通信路における通信のためのアナログ通信信号を検出する通信信号監視装置であって、前記アナログ通信信号に対して処理を行う特徴量処理部と、前記マスター装置との通信対象であるスレーブ装置の識別情報を検出する識別情報検出部を備え、前記特徴量処理部は、前記アナログ通信信号の前記特徴量を測定する特徴量測定部と、前記特徴量測定部が測定した前記特徴量から前記アナログ通信信号の立ち上がり及び立ち下がりを検出してデジタル波形信号を生成して前記識別情報検出部に送信するデジタル波形信号生成部を備え、前記識別情報検出部は、前記デジタル波形信号を監視して前記マスター装置との通信対象であるスレーブ装置の識別情報を特定する特定部を備えるものである。 A first aspect of the present invention is a communication signal monitoring device that detects an analog communication signal for communication on a communication path between a master device and a plurality of slave devices, and processes the analog communication signal. A feature amount processing unit to perform and an identification information detection unit that detects identification information of a slave device that is a communication target with the master device, wherein the feature amount processing unit measures the feature amount of the analog communication signal. And a digital waveform signal generation unit that detects a rising edge and a falling edge of the analog communication signal from the feature amount measured by the feature amount measurement unit, generates a digital waveform signal, and transmits the digital waveform signal to the identification information detection unit The identification information detection unit monitors the digital waveform signal and identifies identification information of a slave device that is a communication target with the master device. It is as it has.
本願発明の第２の観点は、第１の観点の通信信号監視装置であって、前記特徴量処理部は、前記立ち上がりから前記立ち下がるまでにおける前記アナログ通信信号の特徴量の一部又は全部を蓄積する特徴量蓄積部と、前記識別情報検出部からデータ送信指令を受信すると前記特徴量蓄積部が蓄積した前記特徴量を送信する特徴量送信部を備え、前記識別情報検出部は、前記識別情報が変化した場合に、前記特徴量処理部に対して前記データ送信指令を送信する送信部を備え、前記特徴量処理部が前記データ送信指令を受信すると、前記特徴量送信部は、前記特徴量蓄積部が蓄積した特徴量を送信するとともに、前記特徴量蓄積部は、受信後に前記特徴量測定部が測定した特徴量を、受信前とは別に蓄積するものである。 According to a second aspect of the present invention, there is provided the communication signal monitoring apparatus according to the first aspect, wherein the feature amount processing unit obtains part or all of the feature amount of the analog communication signal from the rising to the falling. A feature amount accumulating unit for accumulating; and a feature amount transmitting unit for transmitting the feature amount accumulated by the feature amount accumulating unit upon receipt of a data transmission command from the identification information detecting unit. When the information changes, the transmission unit includes a transmission unit that transmits the data transmission command to the feature amount processing unit. When the feature amount processing unit receives the data transmission command, the feature amount transmission unit The feature quantity accumulated by the quantity accumulation unit is transmitted, and the feature quantity accumulation unit accumulates the feature quantity measured by the feature quantity measurement unit after reception separately from that before reception.
本願発明の第３の観点は、第２の観点の通信信号監視装置であって、前記特徴量蓄積部は、前記アナログ通信信号の立ち上がり後に設定時間経過してから、前記アナログ通信信号の立ち下がりまでの間の前記特徴量の最小値を蓄積し、前記送信部は、前記特徴量処理部が前記データ送信指令を受信すると、分析部に対して前記特徴量蓄積部が蓄積した特徴量の最小値を送信し、前記分析部は、前記電圧検出部が送信した前記通信電圧の最小値が判定設定値以下であるか否かを判定するものである。 According to a third aspect of the present invention, there is provided the communication signal monitoring apparatus according to the second aspect, wherein the feature amount storage unit falls after a set time elapses after the analog communication signal rises. Until the feature amount processing unit receives the data transmission command, the transmission unit stores the minimum feature amount accumulated by the feature amount storage unit with respect to the analysis unit. The value is transmitted, and the analysis unit determines whether or not the minimum value of the communication voltage transmitted by the voltage detection unit is equal to or less than a determination set value.
本願発明の第４の観点は、第１から第３のいずれかの観点の通信信号監視装置であって、前記特徴量は、通信電圧である。 A fourth aspect of the present invention is the communication signal monitoring apparatus according to any one of the first to third aspects, wherein the feature amount is a communication voltage.
本願発明の第５の観点は、マスター装置と複数のスレーブ装置との間の通信路における通信のためのアナログ通信信号の特徴量を処理する特徴量処理装置であって、前記アナログ通信信号の前記特徴量を測定する特徴量測定部と、記特徴量測定部が測定した前記特徴量から前記アナログ通信信号の立ち上がり及び立ち下がりを検出してデジタル波形信号を生成して前記識別情報検出部に送信するデジタル波形信号生成部と、記立ち上がりから前記立ち下がるまでにおける前記アナログ通信信号の特徴量の一部又は全部を蓄積する特徴量蓄積部を備えるものである。 A fifth aspect of the present invention is a feature amount processing device for processing feature amounts of an analog communication signal for communication on a communication path between a master device and a plurality of slave devices, wherein the analog communication signal A feature quantity measuring unit for measuring a feature quantity, and detecting a rising edge and a falling edge of the analog communication signal from the feature quantity measured by the feature quantity measuring section to generate a digital waveform signal and transmitting the digital waveform signal to the identification information detecting section A digital waveform signal generation unit that performs the above operation and a feature amount storage unit that stores part or all of the feature amount of the analog communication signal from the rising edge to the falling edge.
本願発明の第６の観点は、マスター装置と複数のスレーブ装置との間の通信路における通信のためのアナログ通信信号を監視する通信信号監視装置における通信信号検出方法であって、前記通信信号監視装置は、前記アナログ通信信号に対して処理を行う特徴量処理部と、前記マスター装置との通信対象であるスレーブ装置の識別情報を検出する識別情報検出部を備え、前記特徴量処理部が備える特徴量測定部が、前記アナログ通信信号の前記特徴量を測定し、前記特徴量処理部が備えるデジタル波形信号生成部が、前記特徴量測定部が測定した前記特徴量から前記アナログ通信信号の立ち上がり及び立ち下がりを検出してデジタル波形信号を生成して前記識別情報検出部に送信する生成ステップと、前記識別情報検出部が備える特定部が、前記デジタル波形信号を分析して前記マスター装置との通信対象であるスレーブ装置の識別情報を特定する特定ステップを含むものである。 A sixth aspect of the present invention is a communication signal detection method in a communication signal monitoring device for monitoring an analog communication signal for communication on a communication path between a master device and a plurality of slave devices, the communication signal monitoring The apparatus includes a feature amount processing unit that processes the analog communication signal, and an identification information detection unit that detects identification information of a slave device that is a communication target with the master device, and the feature amount processing unit includes A feature amount measurement unit measures the feature amount of the analog communication signal, and a digital waveform signal generation unit included in the feature amount processing unit detects a rise of the analog communication signal from the feature amount measured by the feature amount measurement unit. And a generation step of detecting a falling edge to generate a digital waveform signal and transmitting the digital waveform signal to the identification information detection unit, and a specifying unit included in the identification information detection unit, Serial in which analyzes the digital waveform signal including a specifying step of specifying the identity of the slave device is the communication target with the master device.
本願発明の各観点によれば、特徴量処理部がアナログ通信信号を入力してノイズを除去してデジタル波形信号を生成し、識別情報検出部がデジタル波形信号を検出してマスター装置との通信相手であるスレーブ装置を特定することにより、特徴量処理部と識別情報検出部が並列して動作して、容易に、処理スピードを維持して即時同期観察をして最新状態を維持することができる。 According to each aspect of the present invention, the feature amount processing unit inputs an analog communication signal and removes noise to generate a digital waveform signal, and the identification information detection unit detects the digital waveform signal and communicates with the master device. By identifying the slave device that is the counterpart, the feature amount processing unit and the identification information detection unit operate in parallel, and it is easy to maintain the processing speed and perform immediate synchronous observation to maintain the latest state it can.
さらに、本願発明の第２の観点によれば、特徴量処理部が検出する特徴量を、識別情報の検出のためのデジタル波形信号の生成だけでなく、要注意状態の検出等として活用することができる。 Furthermore, according to the second aspect of the present invention, the feature quantity detected by the feature quantity processing unit is used not only for generating a digital waveform signal for detecting identification information but also for detecting a state of caution. Can do.
さらに、本願発明の第３の観点によれば、信号立ち上がり直後に乗るノイズ（反射ノイズやアースからのノイズ等）を除去して、正確な測定することができ、要注意状態の検出を精度よく実現することができる。 Furthermore, according to the third aspect of the present invention, it is possible to remove noise (such as reflected noise and noise from the earth) immediately after the rise of the signal and accurately measure it, and to detect a state requiring attention with high accuracy. Can be realized.
以下、図面を参照して、本願発明の実施例について述べる。なお、本願発明の実施の形態は、以下の実施例に限定されるものではない。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. The embodiment of the present invention is not limited to the following examples.
図１は、本願発明の実施の形態に係る通信システムの構成の一例を示すブロック図である。通信システム１は、マスター装置３（本願請求項の「マスター装置」の一例）と、複数のスレーブ装置５1，…，５N（本願請求項の「スレーブ装置」の一例）（Ｎは、２以上の自然数。以下、添え字は省略する場合もある。）と、通信信号監視装置７（本願請求項の「通信信号監視装置」の一例）と、アナライザ９を備える。 FIG. 1 is a block diagram showing an example of the configuration of a communication system according to an embodiment of the present invention. The communication system 1 includes a master device 3 (an example of “master device” in the claims of the present application) and a plurality of slave devices 5 1 ,..., 5 N (an example of “slave devices” in the claims of the present application) The above-mentioned natural numbers (hereinafter, subscripts may be omitted), a communication signal monitoring device 7 (an example of “communication signal monitoring device” in the claims of the present application), and an analyzer 9.
図１において、マスター装置３とスレーブ装置５は、PROFIBUS通信を行うものであり、シリアル通信を行うものである。マスター装置３は、スレーブ装置５1と直接（すなわち、他のスレーブ装置を経由せずに）通信を行う。スレーブ装置５1は、マスター装置３及びスレーブ装置５2と直接通信を行う。スレーブ装置５i（ｉは、２以上Ｎ−１以下の自然数）は、スレーブ装置５i-1及び５i+1と通信を行う。スレーブ装置５Nは、スレーブ装置５N-1と通信を行う。スレーブ装置５1の隣接スレーブ装置は、スレーブ装置５2である。スレーブ装置５iの隣接スレーブ装置は、スレーブ装置５i-1及び５i+1である。スレーブ装置５Nの隣接スレーブ装置は、スレーブ装置５N-1である。 In FIG. 1, a master device 3 and a slave device 5 perform PROFIBUS communication and perform serial communication. The master apparatus 3, the slave device 5 1 directly (i.e., without passing through the other slave devices) communicate. Slave device 5 1 communicates directly with the master device 3 and the slave device 5 2. Slave device 5 i (i is a natural number greater than or equal to 2 and less than or equal to N−1) communicates with slave devices 5 i−1 and 5 i + 1 . The slave device 5 N communicates with the slave device 5 N-1 . Adjacent slave device of the slave device 5 1 is a slave device 5 2. Slave device 5 i of adjacent slave device is a slave device 5 i-1 and 5 i + 1. Adjacent slave device of the slave device 5 N is a slave device 5 N-1.
マスター装置３は、通信部１１と、分析部１３（本願請求項の「分析部」の一例）と、表示部１５を備える。スレーブ装置５は、通信部２１と、表示部２３と、制御部２５を備える。アナライザ９は、これまでも、定期的に電圧監視を行うために使用していたものである。アナライザ９では、取扱いに時間を要する。そのため、通信信号監視装置７は、従来のアナライザ９に加えて、常時各個監視を実現するために使用することができるものである。 The master device 3 includes a communication unit 11, an analysis unit 13 (an example of an “analysis unit” in the claims of the present application), and a display unit 15. The slave device 5 includes a communication unit 21, a display unit 23, and a control unit 25. The analyzer 9 has been used so far for periodically monitoring the voltage. The analyzer 9 requires time for handling. Therefore, in addition to the conventional analyzer 9, the communication signal monitoring device 7 can be used to always monitor each unit.
通信信号監視装置７は、マスター装置３とスレーブ装置５1の間の通信ラインに並列接続し、通信ラインのアナログ通信信号を分析して、スレーブ装置５の異常発生の可能性を検出するなどの処理を行うものである。通信信号監視装置７と通信ラインは、PROFIBUS-DP（187.5kbps）で接続し、通信信号監視装置７とマスター装置３とはRS-232Cで接続する。以下では、アナログ通信信号の特徴量として、通信電圧の場合について説明する。なお、本願発明の特徴量は、通信電圧以外であってもよい。 Communication signal monitoring device 7, connected in parallel to the communication line between the master device 3 and the slave device 5 1 analyzes the analog communication signal of a communication line, such as to detect a possible abnormality of the slave device 5 The processing is performed. The communication signal monitoring device 7 and the communication line are connected by PROFIBUS-DP (187.5 kbps), and the communication signal monitoring device 7 and the master device 3 are connected by RS-232C. Below, the case of a communication voltage is demonstrated as a feature-value of an analog communication signal. Note that the feature amount of the present invention may be other than the communication voltage.
通信信号監視装置７は、通信電圧処理部３１（本願請求項の「特徴量処理部」の一例）と、識別情報検出部３３（本願請求項の「識別情報検出部」の一例）を備える。以下に説明するように、通信電圧処理部３１と識別情報検出部３３は、並列に動作するものである。そのため、例えば、通信電圧処理部３１は高速のＣＰＵ（ＦＰＧＡなど）により実現し、識別情報検出部３３は汎用ＣＰＵ（ＭＣＵなど）により実現するように、別々のプロセッサ等により実現してもよい。これにより、処理スピードを維持して即時同期観察をし、マスター装置３に対して最新状態を表示することができる。通信信号監視装置７は、ユニットのＩ／Ｏを共通化し、モジュール化・ブラックボックス化してもよい。 The communication signal monitoring device 7 includes a communication voltage processing unit 31 (an example of a “feature amount processing unit” in claims of the present application) and an identification information detection unit 33 (an example of “identification information detection unit” in the claims of the present application). As will be described below, the communication voltage processing unit 31 and the identification information detection unit 33 operate in parallel. Therefore, for example, the communication voltage processing unit 31 may be realized by a high-speed CPU (FPGA or the like), and the identification information detection unit 33 may be realized by a separate processor or the like so as to be realized by a general-purpose CPU (MCU or the like). As a result, it is possible to perform immediate synchronous observation while maintaining the processing speed, and display the latest state on the master device 3. The communication signal monitoring device 7 may make the unit I / O common and modularize or black box.
通信電圧処理部３１は、通信電圧測定部３７（本願請求項の「特徴量測定部」の一例）と、デジタル波形信号生成部３９（本願請求項の「デジタル波形信号生成部」の一例）と、通信電圧蓄積部４１（本願請求項の「特徴量蓄積部」の一例）と、通信電圧送信部４３（本願請求項の「特徴量送信部」の一例）と、記憶部４５を備える。識別情報検出部３３は、特定部４７（本願請求項の「特定部」の一例）と、送信部４９（本願請求項の「送信部」の一例）を備える。 The communication voltage processing unit 31 includes a communication voltage measurement unit 37 (an example of “feature amount measurement unit” in the claims of the present application), a digital waveform signal generation unit 39 (an example of “digital waveform signal generation unit” in the claims of the present application), and A communication voltage storage unit 41 (an example of a “feature amount storage unit” in the claims of the present application), a communication voltage transmission unit 43 (an example of a “feature amount transmission unit” of the claims of the present application), and a storage unit 45. The identification information detection unit 33 includes a specification unit 47 (an example of a “specification unit” in the claims of the present application) and a transmission unit 49 (an example of “transmission unit” in the claims of the present application).
マスター装置３の通信部１１は、スレーブ装置５の通信部２１との間で通信を行い、各スレーブ装置５の動作を制御する。スレーブ装置５には、それぞれ識別するための番号（識別情報、ＩＤ）が付与されている。マスター装置３は、ＩＤで特定されるスレーブ装置５との間で通信を行う。通信信号には、通信相手を特定するためにＩＤを含む情報が含まれている。識別情報検出部３３は、マスター装置３とスレーブ装置５との間の通信信号を分析してＩＤを特定することにより、マスター装置３の通信相手となるスレーブ装置５を検出することができる。 The communication unit 11 of the master device 3 communicates with the communication unit 21 of the slave device 5 and controls the operation of each slave device 5. Each slave device 5 is assigned a number (identification information, ID) for identification. The master device 3 communicates with the slave device 5 specified by the ID. The communication signal includes information including an ID for specifying a communication partner. The identification information detection unit 33 can detect the slave device 5 that is the communication partner of the master device 3 by analyzing the communication signal between the master device 3 and the slave device 5 and specifying the ID.
スレーブ装置５は、電動バルブアクチュエータ（ＶＡ）であり、制御部２５は、マスター装置３からの指示に従ってバルブ制御などを行う。また、表示部２３は、マスター装置３の指示に従い、故障発生などを表示する。 The slave device 5 is an electric valve actuator (VA), and the control unit 25 performs valve control according to an instruction from the master device 3. The display unit 23 displays the occurrence of a failure or the like in accordance with an instruction from the master device 3.
通信電圧測定部３７は、高速サンプリングでマスター装置３とスレーブ装置５1の間の通信ラインのアナログ通信信号の通信電圧を測定する。デジタル波形信号生成部３９は、通信電圧の立ち上がりと立下りを検出して、それぞれに対応して立ち上がり及び立下りとなるデジタル波形信号を生成する。PROFIBUS通信であればＤＣ５Ｖでの通信を行っており、立ち上がりは、例えば、規定電圧の５Ｖの７０％を超えたときとする。立下りは、例えば、５Ｖの７０％未満になったときとする。これにより、ノイズを除去したデジタル通信信号を抽出することができる。デジタル波形信号生成部３９は、デジタル波形信号を識別情報検出部３３に送信する。通信電圧蓄積部４１は、記憶部４５に、通信電圧測定部３７が測定した通信電圧の一部又は全部を記憶させる。例えば、通信速度１８７．５kbit/sにおいて、立ち上がりから１μｓ経過時の通信電圧値から記憶を開始し、0.02μｓ単位で16回サンプリングして記憶させる。通信速度が変わった場合には、例えば、同じ比率で検出タイミングを設定する。通信電圧は、通信信号の立ち上がり直後はノイズ（反射ノイズやアースからのノイズ等）が乗っており、正確な測定ができない。そのため、通信電圧蓄積部４１は、立ち上がりから立下りまでのうち、少なくとも立ち上がりから設定時間経過するまでを除く。これにより、検出信頼性を向上させることができる。通信電圧送信部４３は、識別情報検出部３３の送信部４９が、データ送信指令を送信した場合に、分析部１３に、記憶部４５に記憶された通信電圧を送信する。 Communication voltage measuring unit 37 measures the communication voltage of the analog communication signal of a communication line between the master device 3 and the slave device 5 at high speed sampling. The digital waveform signal generation unit 39 detects the rising and falling of the communication voltage and generates a digital waveform signal that rises and falls corresponding to each. In the case of PROFIBUS communication, communication is performed at DC 5V, and the rise is, for example, when it exceeds 70% of 5V of the specified voltage. The fall is assumed to be less than 70% of 5V, for example. Thereby, a digital communication signal from which noise is removed can be extracted. The digital waveform signal generation unit 39 transmits the digital waveform signal to the identification information detection unit 33. The communication voltage storage unit 41 causes the storage unit 45 to store part or all of the communication voltage measured by the communication voltage measurement unit 37. For example, at a communication speed of 187.5 kbit / s, the storage is started from the communication voltage value at the time when 1 μs has elapsed from the rising edge, and is sampled and stored 16 times in units of 0.02 μs. When the communication speed changes, for example, the detection timing is set at the same ratio. The communication voltage has noise (reflection noise, noise from the ground, etc.) immediately after the rising of the communication signal, and accurate measurement cannot be performed. Therefore, the communication voltage accumulating unit 41 excludes at least a set time from the rising edge from the rising edge to the falling edge. Thereby, detection reliability can be improved. The communication voltage transmission unit 43 transmits the communication voltage stored in the storage unit 45 to the analysis unit 13 when the transmission unit 49 of the identification information detection unit 33 transmits a data transmission command.
識別情報検出部３３の特定部４７は、デジタル波形信号生成部４９が生成したデジタル波形信号を分析してＩＤを特定し、マスター装置３との通信対象であるスレーブ装置５を特定する。デジタル波形信号ではノイズが除去されており、ＩＤを精度よく特定することができる。送信部４９は、特定部４７が特定したＩＤが変更した場合に、分析部１３に以前のＩＤを送信するとともに、通信電圧処理部３１に対してデータ送信指令を送信する。 The identification unit 47 of the identification information detection unit 33 analyzes the digital waveform signal generated by the digital waveform signal generation unit 49 to identify the ID, and identifies the slave device 5 that is a communication target with the master device 3. In the digital waveform signal, noise is removed, and the ID can be specified with high accuracy. The transmission unit 49 transmits the previous ID to the analysis unit 13 and transmits a data transmission command to the communication voltage processing unit 31 when the ID specified by the specification unit 47 is changed.
分析部１３は、通信電圧送信部４３から送信された通信電圧を設定値と比較する。PROFIBUS通信であればＤＣ５Ｖでの通信を行っており、設定値は、例えば２．５Ｖと設定する。分析部１３は、送信された通信電圧が設定値よりも小さいならば、通信電圧の低下が生じたと判断する。 The analysis unit 13 compares the communication voltage transmitted from the communication voltage transmission unit 43 with a set value. In the case of PROFIBUS communication, communication at DC 5 V is performed, and the set value is set to 2.5 V, for example. If the transmitted communication voltage is smaller than the set value, the analysis unit 13 determines that the communication voltage has decreased.
なお、分析部１３は、同じスレーブ装置において、今回測定値と前回測定値との差の自乗が第１設定範囲を超えると、マスター装置３に、スレーブ装置５のＩＤとともに、重要点検が必要であることを通知してもよい。また、分析部１３は、測定値と隣接スレーブ装置の測定値との差の自乗が第２設定範囲を超えると、マスター装置３に、スレーブ装置５のＩＤとともに、重要点検が必要であることを通知してもよい。 If the square of the difference between the current measurement value and the previous measurement value exceeds the first setting range in the same slave device, the analysis unit 13 requires the master device 3 to perform an important inspection together with the ID of the slave device 5. You may notify that there is. Further, the analysis unit 13 confirms that the master device 3 needs to undergo an important inspection together with the ID of the slave device 5 when the square of the difference between the measured value and the measured value of the adjacent slave device exceeds the second setting range. You may be notified.
分析部１３は、表示部１５に警告情報を表示させて現場担当者に特定箇所の保守警告をするとともに、通信を用いてＩＤにより特定されたスレーブ装置５の表示部２３に対して異常が生じたことを表示させて保守予告を表示することができる。現場担当者は、スレーブ装置５の表示部２３の表示を参考にして通信不安定箇所を特定し、その周辺の通信回路をメンテナンスする。これにより、保守性を向上させることができる。 The analysis unit 13 displays warning information on the display unit 15 to give a maintenance warning of a specific location to the on-site person in charge, and an abnormality occurs in the display unit 23 of the slave device 5 specified by the ID using communication. The maintenance notice can be displayed. The person in charge of the site identifies the unstable communication location with reference to the display on the display unit 23 of the slave device 5, and maintains the communication circuits around it. Thereby, maintainability can be improved.
なお、通信信号監視装置７に電圧分析部を設けて、通信電圧送信部４３及び送信部４９は、通信電圧とＩＤを電圧分析部に送信し、この電圧分析部が、通信電圧の低下を判断してＩＤと共にマスター装置３に送信するようにしてもよい。 The communication signal monitoring device 7 is provided with a voltage analysis unit, and the communication voltage transmission unit 43 and the transmission unit 49 transmit the communication voltage and the ID to the voltage analysis unit, and the voltage analysis unit determines a decrease in the communication voltage. Then, it may be transmitted to the master device 3 together with the ID.
図２は、（ａ）通信電圧処理部３１と、（ｂ）識別情報検出部３３及び分析部１３の動作の一例を示すフロー図である。 FIG. 2 is a flowchart illustrating an example of operations of (a) the communication voltage processing unit 31, (b) the identification information detection unit 33, and the analysis unit 13.
図２（ａ）を参照して、図１の通信電圧処理部３１の動作の一例を説明する。通信電圧測定部３７は、通信ラインのアナログ通信信号を測定して通信電圧を測定する。デジタル波形信号生成部３９は、立ち上がり及び立下りを検出してデジタル波形信号を生成し、識別情報検出部３３に送信する。また、通信電圧蓄積部４１は、記憶部４５に、通信電圧測定部３７が測定した通信電圧の一部又は全部を記憶させる（ステップＳＴＡ１）。通信電圧送信部４３は、識別情報検出部３３からデータ送信指令を受信したか否かを判断する（ステップＳＴＡ２）。受信していなければ、ステップＳＴＡ１の処理を繰り返す。受信したならば、通信電圧送信部４３は、分析部１３に対して、記憶部４５に記憶されたデータを送信し、記憶部４５のデータをリセットする（ステップＳＴＡ３）。そして、ステップＳＴＡ１に戻る。 An example of the operation of the communication voltage processing unit 31 in FIG. 1 will be described with reference to FIG. The communication voltage measuring unit 37 measures the communication voltage by measuring an analog communication signal on the communication line. The digital waveform signal generation unit 39 detects a rising edge and a falling edge, generates a digital waveform signal, and transmits the digital waveform signal to the identification information detection unit 33. Further, the communication voltage accumulating unit 41 causes the storage unit 45 to store a part or all of the communication voltage measured by the communication voltage measuring unit 37 (step STA1). The communication voltage transmission unit 43 determines whether a data transmission command is received from the identification information detection unit 33 (step STA2). If not received, the process of step STA1 is repeated. If received, the communication voltage transmission unit 43 transmits the data stored in the storage unit 45 to the analysis unit 13, and resets the data in the storage unit 45 (step STA3). Then, the process returns to step STA1.
図２（ｂ）を参照して、図１の識別情報検出部３３及び分析部１３の動作の一例を説明する。特定部４７は、デジタル波形信号を分析してＩＤを特定し、マスター装置３との通信対象であるスレーブ装置５を特定する（ステップＳＴＳ１）。送信部４９は、特定部４７が特定したＩＤが変わったか否かを判断する（ステップＳＴＳ２）。ＩＤが変わっていないならば、ステップＳＴＳ１の処理を繰り返す。ＩＤが変わったならば、送信部４９は、通信電圧処理部３１に対してデータ送信指示を送信し、分析部１３に対して変更前のＩＤを通知する（ステップＳＴＳ３）。分析部１３は、通信電圧送信部４３から受信した通信電圧に対して分析を行い、要注意状態が生じているか否かを判定する（ステップＳＴＳ４）。要注意状態は、例えば、通信電圧が設定値未満であったり、前回の電圧レベルよりも大きく低下していたり、隣接するスレーブ装置５の電圧レベルよりも大きく低下していたりするときである。要注意状態が生じていないならば、ステップＳＴＳ１に戻る。要注意状態が生じているならば、分析部１３は、マスター装置３に、電圧低下検出時に検出されたＩＤと電圧低下の警告（アラーム）を出力する（ステップＳＴＳ５）。そして、ステップＳＴＳ１に戻る。 An example of the operations of the identification information detection unit 33 and the analysis unit 13 in FIG. 1 will be described with reference to FIG. The identifying unit 47 analyzes the digital waveform signal to identify the ID, and identifies the slave device 5 that is a communication target with the master device 3 (step STS1). The transmission unit 49 determines whether or not the ID specified by the specifying unit 47 has changed (step STS2). If the ID has not changed, the process of step STS1 is repeated. If the ID has changed, the transmission unit 49 transmits a data transmission instruction to the communication voltage processing unit 31, and notifies the analysis unit 13 of the ID before the change (step STS3). The analysis unit 13 analyzes the communication voltage received from the communication voltage transmission unit 43 and determines whether or not a caution state has occurred (step STS4). The state of caution is, for example, when the communication voltage is lower than a set value, greatly decreased from the previous voltage level, or greatly decreased from the voltage level of the adjacent slave device 5. If no caution state has occurred, the process returns to step STS1. If a caution state has occurred, the analysis unit 13 outputs to the master device 3 the ID detected when the voltage drop is detected and a warning (alarm) of the voltage drop (step STS5). Then, the process returns to step STS1.
図３は、通信電圧を示すグラフであり、（ａ）正常な場合と、（ｂ）異常が生じた場合を示す。図３において、横軸は、シリアル接続するスレーブ装置を、マスター装置から順番に示すものであり、縦軸は、マスター装置と各スレーブ装置との通信で検出された通信電圧を示す。通信電圧は、各ＶＡの枝線抵抗変動があると下流側隣接ＶＡに比べて、通信電圧が下がる場合があるために数か所の例外を除き、原則として、経由するスレーブ装置が増加するにつれて低下する。（ａ）正常な場合には、全体にわたって２．５Ｖ以上である。異常が生じた場合、あるスレーブ装置までは２．５Ｖ以上であるが、それを超えると２．５Ｖ以下となる。そのため、通信不能となる可能性が高い。ただし、この２．５Ｖは、測定のバラツキがありバラツキを考慮した閾値として設定されており、完全に通信不能となる可能性は低い。そのため、通信を用いて、異常の発生したスレーブ装置に通信電圧異常が生じたことを通知する。例えば、設定値未満のスレーブ装置が複数台検出された場合には、少なくとも、設定値未満の中で、検出された通信電圧値の最も高いスレーブ装置に通信電圧低下を表示させてもよい。例えば、通信電圧値2.5Ｖ以下の値を持つスレーブの中の最も高い通信電圧値スレーブ装置に表示させてもよく、電圧値の高い順に所定の個数までのスレーブ装置に通知して表示してもよい。また、設定値未満の全スレーブ装置に表示させてもよい。 FIG. 3 is a graph showing the communication voltage, and shows (a) when normal and (b) when abnormality occurs. In FIG. 3, the horizontal axis indicates the slave devices to be serially connected in order from the master device, and the vertical axis indicates the communication voltage detected by communication between the master device and each slave device. As a general rule, with the exception of a few exceptions, the communication voltage increases as the number of slave devices that pass through increases, as the communication voltage may drop compared to the downstream adjacent VA if there is a branch resistance variation of each VA. descend. (A) When normal, it is 2.5 V or more throughout. When an abnormality occurs, the voltage is 2.5 V or higher up to a certain slave device, but when it exceeds that, it becomes 2.5 V or lower. Therefore, there is a high possibility that communication is impossible. However, this 2.5V is set as a threshold value in consideration of variations due to measurement variations, and it is unlikely that communication will be completely impossible. For this reason, communication is notified to the slave device in which an abnormality has occurred using communication. For example, when a plurality of slave devices less than the set value are detected, at least the slave device having the highest detected communication voltage value among the less than the set value may be displayed. For example, it may be displayed on the slave device having the highest communication voltage value among the slaves having a communication voltage value of 2.5 V or less, or may be displayed and notified to a predetermined number of slave devices in order of increasing voltage value. Good. Alternatively, it may be displayed on all slave devices less than the set value.
図４は、通信信号監視装置７の具体的な処理の一例を示す図である。図４（ａ）は、PROFIBUSから取り込まれた信号の一例を示す。図４（ａ）にあるように、信号の立ち上がり時にノイズが乗っている。図４（ｂ）は、要注意状態が発生しているかを判断するための通信電圧の検出開始のタイミングの一例を示す。図４（ｂ）にあるように、通信電圧の立ち上がりから１μｓ経過時から測定された通信電圧を用いて、要注意状態の発生を判定する。図４（ｃ）は、通信データの一例を示す。識別情報検出部３３は、デジタル波形信号を分析して、通信ＩＤを検出する。例えば、各通信ＩＤとデジタル信号波形をマッチング処理することにより、通信ＩＤを検出することができる。 FIG. 4 is a diagram illustrating an example of specific processing of the communication signal monitoring apparatus 7. FIG. 4A shows an example of a signal fetched from PROFIBUS. As shown in FIG. 4A, noise is present when the signal rises. FIG. 4B shows an example of the timing for starting the detection of the communication voltage for determining whether or not a state requiring attention is occurring. As shown in FIG. 4B, the occurrence of the caution state is determined using the communication voltage measured from the time when 1 μs has elapsed since the rising of the communication voltage. FIG. 4C shows an example of communication data. The identification information detection unit 33 analyzes the digital waveform signal and detects a communication ID. For example, the communication ID can be detected by matching each communication ID with the digital signal waveform.
１ 通信システム、３ マスター装置、５ スレーブ装置、７ 通信信号監視装置、９ アナライザ、１１ 通信部、１３ 分析部、１５ 表示部、２１ 通信部、２３ 表示部、２５ 制御部、３１ 通信電圧処理部、３３ 識別情報検出部、３７ 通信電圧測定部、３９ デジタル波形信号生成部、４１ 通信電圧蓄積部、４３ 通信電圧送信部、４５ 記憶部、４７ 特定部、４９ 送信部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Communication system, 3 Master apparatus, 5 Slave apparatus, 7 Communication signal monitoring apparatus, 9 Analyzer, 11 Communication part, 13 Analysis part, 15 Display part, 21 Communication part, 23 Display part, 25 Control part, 31 Communication voltage processing part 33 Identification information detection unit 37 Communication voltage measurement unit 39 Digital waveform signal generation unit 41 Communication voltage storage unit 43 Communication voltage transmission unit 45 Storage unit 47 Identification unit 49 Transmission unit
Claims (6)
前記アナログ通信信号に対して処理を行う特徴量処理部と、
前記マスター装置との通信対象であるスレーブ装置の識別情報を検出する識別情報検出部を備え、
前記特徴量処理部は、
前記アナログ通信信号の前記特徴量を測定する特徴量測定部と、
前記特徴量測定部が測定した前記特徴量から前記アナログ通信信号の立ち上がり及び立ち下がりを検出してデジタル波形信号を生成して前記識別情報検出部に送信するデジタル波形信号生成部を備え、
前記識別情報検出部は、前記デジタル波形信号を分析して前記マスター装置との通信対象であるスレーブ装置の識別情報を特定する特定部を備える、通信信号監視装置。 A communication signal monitoring device for analyzing an analog communication signal for communication in a communication path between a master device and a plurality of slave devices,
A feature amount processing unit for processing the analog communication signal;
An identification information detection unit that detects identification information of a slave device that is a communication target with the master device;
The feature amount processing unit includes:
A feature quantity measuring unit for measuring the feature quantity of the analog communication signal;
A digital waveform signal generation unit that detects a rising edge and a falling edge of the analog communication signal from the feature amount measured by the feature amount measurement unit, generates a digital waveform signal, and transmits the digital waveform signal to the identification information detection unit;
The said identification information detection part is a communication signal monitoring apparatus provided with the specific | specification part which analyzes the said digital waveform signal and specifies the identification information of the slave apparatus which is a communication object with the said master apparatus.
前記立ち上がりから前記立ち下がるまでにおける前記アナログ通信信号の特徴量の一部又は全部を蓄積する特徴量蓄積部と、
前記識別情報検出部からデータ送信指令を受信すると前記特徴量蓄積部が蓄積した前記特徴量を送信する特徴量送信部を備え、
前記識別情報検出部は、前記識別情報が変化した場合に、前記特徴量処理部に対して前記データ送信指令を送信する送信部を備え、
前記特徴量処理部が前記データ送信指令を受信すると、
前記特徴量送信部は、前記特徴量蓄積部が蓄積した特徴量を送信するとともに、
前記特徴量蓄積部は、受信後に前記特徴量測定部が測定した特徴量を、受信前とは別に蓄積する、請求項１記載の通信信号監視装置。 The feature amount processing unit includes:
A feature amount storage unit that stores part or all of the feature amount of the analog communication signal from the rising to the falling;
A feature amount transmission unit that transmits the feature amount accumulated by the feature amount accumulation unit when receiving a data transmission command from the identification information detection unit;
The identification information detection unit includes a transmission unit that transmits the data transmission command to the feature amount processing unit when the identification information changes,
When the feature amount processing unit receives the data transmission command,
The feature amount transmission unit transmits the feature amount accumulated by the feature amount accumulation unit,
The communication signal monitoring apparatus according to claim 1, wherein the feature amount storage unit stores the feature amount measured by the feature amount measurement unit after reception separately from that before reception.
前記送信部は、前記特徴量処理部が前記データ送信指令を受信すると、分析部に対して前記特徴量蓄積部が蓄積した特徴量の最小値を送信し、
前記分析部は、前記電圧検出部が送信した前記通信電圧の最小値が判定設定値以下であるか否かを判定する、請求項２記載の通信信号監視装置。 The feature amount accumulation unit accumulates a minimum value of the feature amount after a set time elapses after the analog communication signal rises and until the analog communication signal falls,
When the feature amount processing unit receives the data transmission command, the transmission unit transmits the minimum value of the feature amount accumulated by the feature amount accumulation unit to the analysis unit,
The communication signal monitoring apparatus according to claim 2, wherein the analysis unit determines whether or not a minimum value of the communication voltage transmitted by the voltage detection unit is equal to or less than a determination set value.
前記アナログ通信信号の前記特徴量を測定する特徴量測定部と、
前記特徴量測定部が測定した前記特徴量から前記アナログ通信信号の立ち上がり及び立ち下がりを検出してデジタル波形信号を生成して前記識別情報検出部に送信するデジタル波形信号生成部と、
前記立ち上がりから前記立ち下がるまでにおける前記アナログ通信信号の特徴量の一部又は全部を蓄積する特徴量蓄積部を備える特徴量処理装置。 A feature amount processing device that processes a feature amount of an analog communication signal for communication on a communication path between a master device and a plurality of slave devices,
A feature quantity measuring unit for measuring the feature quantity of the analog communication signal;
A digital waveform signal generation unit that detects a rising edge and a falling edge of the analog communication signal from the feature amount measured by the feature amount measurement unit, generates a digital waveform signal, and transmits the digital waveform signal to the identification information detection unit;
A feature amount processing apparatus including a feature amount accumulation unit that accumulates part or all of the feature amount of the analog communication signal from the rise to the fall.
前記通信信号監視装置は、
前記アナログ通信信号に対して処理を行う特徴量処理部と、
前記マスター装置との通信対象であるスレーブ装置の識別情報を検出する識別情報検出部を備え、
前記特徴量処理部が備える特徴量測定部が、前記アナログ通信信号の前記特徴量を測定し、前記特徴量処理部が備えるデジタル波形信号生成部が、前記特徴量測定部が測定した前記特徴量から前記アナログ通信信号の立ち上がり及び立ち下がりを検出してデジタル波形信号を生成して前記識別情報検出部に送信する生成ステップと、
前記識別情報検出部が備える特定部が、前記デジタル波形信号を分析して前記マスター装置との通信対象であるスレーブ装置の識別情報を特定する特定ステップを含む通信信号分析方法。 A communication signal analyzing method in a communication signal monitoring device for analyzing an analog communication signal for communication in a communication path between a master device and a plurality of slave devices,
The communication signal monitoring device includes:
A feature amount processing unit for processing the analog communication signal;
An identification information detection unit that detects identification information of a slave device that is a communication target with the master device;
The feature quantity measuring unit provided in the feature quantity processing unit measures the feature quantity of the analog communication signal, and the digital waveform signal generation unit provided in the feature quantity processing unit is measured by the feature quantity measuring unit. Generating step of detecting a rising edge and a falling edge of the analog communication signal to generate a digital waveform signal and transmitting it to the identification information detection unit;
A communication signal analyzing method including a specifying step in which a specifying unit included in the identification information detecting unit analyzes the digital waveform signal and specifies identification information of a slave device that is a communication target with the master device.
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